Thèse de doctorat : Médecine. Nutrition et métabolisme : Université de Nantes : 2006. / Bibliogr.

Mémoire numérisé par la Direction des bibliothèques de l'Université de Montréal.

Les vitamines D et K sont des micronutriments liposolubles qui participent au bon fonctionnement de l’organisme. Elles jouent des rôles clés dans la prévention de trouble de l'hémostase et de la coagulation, des pathologies osseuses, métaboliques et cardiovasculaires. Cependant, même si ces vitamines sont apportées en quantités suffisantes par notre alimentation, leurs effets bénéfiques sont étroitement conditionnés par leur biodisponibilité. Or, mieux connaitre les mécanismes d’absorption permettrait d’appréhender leur biodisponibilité. Nous avons tout d’abord montré que l’absorption de la vitamine K implique des transporteurs du cholestérol, SR-B1 et CD36. Nous avons également montré que l’entérocyte est non seulement capable d’effluer les vitamines D et K néo-absorbées mais également d’excréter ces vitamines du compartiment sanguin vers la lumière intestinale. Ce phénomène bien connu pour le cholestérol (excrétion transintestinale du cholestérol) implique des transporteurs communs, dont ABCB1 et ABCG5/G8. Dans un second temps, dans le cadre de la relance de la consommation des légumineuses, nous avons mis en évidence que la présence de légumineuses dans un repas limite la biodisponibilité de ces vitamines. En effet, les fibres, phytates, saponines et tanins diminuent leur bioaccessibilité et/ou leur captage. La méthode de cuisson des légumineuses, en affectant leur composition nutritionnelle, peut moduler l’incorporation des vitamines D et K au sein des micelles mixtes et donc affecter leur biodisponibilité. Ces données soulignent ainsi le fait que les légumineuses doivent être cuites de manière appropriée et consommés dans des repas riches en micronutriments. / Vitamin D and K are fat-soluble micronutrients that participate to the proper functioning of the organism. They are essential to prevent bleeding, bone, metabolic and cardiovascular disorders. However, even if those vitamins are provided in sufficient quantities in our diet, their health effects are closely linked to their bioavailability. A better knowledge of their absorption mechanisms would help to optimize their bioavailability.Firstly, we showed that vitamin K absorption involves the cholesterol transporters SR-B1 and CD36. We also showed that enterocytes can not only efflux newly absorbed vitamins D and K but also excrete vitamin D and K from the blood compartment to the intestinal lumen. This phenomenon of transintestinal excretioninvolves the cholesterol membrane transporters ABCB1 and ABCG5/G8.Secondly, we showed that the presence of pulses within a meal limits vitamin D and K bioavailability. Indeed, fibers, phytates, saponins and tannins can decrease bioaccessibility and/or uptake of vitamin K. By modulating the nutritional profile of pulses, the cooking method can impact on fat-soluble vitamin transfer to mixed micelles, and in turn affect their bioavailability. These data suggest that pulses must be cooked in an appropriate manner and consumed in micronutrient-rich meals.Keywords: vitamin D, vitamin K, bioaccessibility, intestinal absorption, pulses.

Ce projet a été dédié à la recherche et au développement de formulations pharmaceutiques pour la livraison d'agents bioactifs au niveau de l'intestin grêle/côlon. Les protéines/enzymes et les probiotiques sont très sensibles aux conditions drastiques du tractus digestif (acidité gastrique, présence des enzymes digestives) et ils perdent facilement leurs activités biologiques spécifiques. Pour maintenir ces activités, des formulations doivent être envisagées pour l'administration des agents bioactifs par voie orale. L'utilisation des dérivés macromoléculaires d'origine naturelle comme systèmes de transport et de livraison des actifs s'avère intéressante pour l'industrie pharmaceutique. Dans ce contexte, l'amidon modifié, non-réticulé (carboxyméthyl amidon, CMA) et/ou l'association CMA:Chitosane ont été proposés comme matrices (sous forme de comprimés) pour le transport et la livraison d'un vaccin sous-unitaire à base de fimbriae F4, d'un probiotique Lactobacillus rhamnosus et de deux enzymes thérapeutiques, la diamine oxydase (DAO) et la catalase, au niveau de l'intestin grêle et/ou côlon. Le maintien de l'activité spécifique de liaison des fimbriae F4 aux récepteurs est une caractéristique essentielle pour l'induction d'une réponse immunitaire mucosale au niveau de l'intestin grêle chez le porcelet. La formulation des fimbriae F4 avec le CMA a eu un effet bénéfique sur leur stabilité dans le milieu gastrique, en étant libérées sur une période de jusqu'à 5 h dans le milieu intestinal simulé. Un nouveau système (comprimé) basé sur une stabilisation physique et chimique entre le CMA (excipient carboxylé) et le chitosane (excipient avec des groupes amines) a été aussi proposé pour la livraison retardée du probiotique L. rhamnosus et de deux enzymes thérapeutiques, la DAO et la catalase, au niveau du côlon. L'association CMA:Chitosane a amélioré sensiblement les propriétés du CMA comme transporteur d'agents bioactifs, en retardant leur livraison dans le milieu intestinal simulé. Ainsi, l'augmentation du pourcentage et de la masse moléculaire du chitosane a diminué la quantité des bactéries libérées due à la formation d'un gel à la surface des comprimés. Le comportement complémentaire de ces deux polymères (CMA, compact en milieu acide et soluble dans un milieu neutre/alcalin et chitosane, soluble au pH acide et insoluble au pH alcalin/intestinal) semble moduler et améliorer réciproquement la libération des principes actifs. La matrice CMS:Chitosane a aussi assuré une bonne protection gastrique de la DAO contenue dans l'extrait végétal de germes de Lathyrus sativus («pea seedlings DAO», PSDAO), et de la catalase. Des activités enzymatiques variables de la DAO ont été trouvées dans les conditions intestinales, en fonction du temps de résidence des comprimés CMA:Chitosane dans le milieu gastrique simulé. Concernant la catalase, pour les formulations contenant des charges élevées en enzyme, des possibles associations protéine-protéine ont eu un effet marqué sur sa libération, en diminuant la libération d'enzyme. Des formulations bi-enzymatiques DAO:Catalase à base de CMA:Chitosane ont été aussi étudiées. Ainsi, les deux enzymes ont été libérées presque en même temps, et le peroxyde d'hydrogène (le produit de l'activité de la DAO) a été décomposé par la catalase. La thèse présente aussi une nouvelle méthode zymographique pour la DAO, basée sur une réaction couplée à la peroxydase immobilisée dans un gel de polyacrylamide. La stabilité de la DAO à la protéolyse a été étudiée dans les conditions qui simulent les milieux gastrique et intestinal. Après 10 h d'incubation de la PSDAO dans un milieu intestinal simulé (37 °C), une certaine stabilité de la DAO a été observée en présence de la pancréatine. Ces nouvelles formulations bio-pharmaceutiques pourraient constituer des alternatives intéressantes pour la prévention de la diarrhée post-sevrage chez le porcelet (vaccin à base des fimbriae F4) et pour la prévention ou la thérapie de différentes maladies entériques (probiotiques, DAO:Catalase). ______________________________________________________________________________ MOTS-CLÉS DE L’AUTEUR : carboxyméthyl amidon, chitosane, fimbriae, probiotique, diamine oxydase, catalase, comprimés, administration orale.

Thèse de doctorat : SCIENCES MEDICALES : Metz : 1999. / 1999METZ031S. 962 ref.

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Thèse numérisée par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.

L'insuffisance intestinale chronique résulte le plus souvent d'une malabsorption nécessitant une nutrition parentérale pour maintenir l'équilibre nutritionnel. Sa cause habituelle est le syndrome de grêle court (SGC). Dans ce dernier (n=124) nous avons déterminé par analyse actuarielle multidimensionnelle les facteurs de dépendance à la nutrition parentérale et de survie. Nous avons ainsi discriminé l'insuffisance intestinale transitoire et permanente par les césures de longueur de grêle selon le type anatomique et de période adaptative post-résection (2 ans). Notre objectif a ensuite été de déterminer, dans l'insuffisance intestinale, un marqueur biologique de la masse entérocytaire absorptive. Après avoir optimisé chez l'homme sain l'administration digestive des traceurs isotopiques du métabolisme protéique (leucine, glutamine) en démontrant que seule la perfusion duodénale, par rapport à la perfusion gastrique, permettait d'obtenir des résultats reproductibles pour l'état stationnaire et l'extraction splanchnique, nous avons fait l'hypothèse que la citrullinémie, acide aminé non protéique produit du métabolisme entérocytaire de la glutamine, pouvait être un marqueur candidat. En préalable, dans le SGC, nous avons validé une méthode radiologique pour évaluer anatomiquement la masse intestinale et modélisé la masse intestinale fonctionnelle grâce aux bilans d'absorption. Nous avons montré que l'hyperphagie était l'un des facteurs majeurs qui caractérisait ces patients (présente chez 82%) et qu'elle participait à l'expression de l'adaptation intestinale. Nous avons alors, dans le SGC (n=57), pu démontrer que la citrullinémie est un marqueur de la masse entérocytaire du fait : a) de son abaissement par rapport aux contrôles, b) de sa corrélation positive (r=0.83, P<0.0001) avec la longueur de grêle, c) de sa liaison avec les coefficients d'absorption, d) de son pouvoir discriminant pour le type et la sévérité de l'insuffisance intestinale. Nous avons confirmé notre hypothèse en montrant dans un 2ème type d'insuffisance intestinale potentielle, le syndrome d'atrophie villositaire (n=52 dont 42 maladies cœliaques), que la citrullinémie indiquait l'intensité et l'étendue des lésions sur l'intestin grêle. Par contre dans la pseudo-obstruction intestinale chronique (n=6), la citrullinémie est (sauf en cas de lésions histologiques intestinales) subnormale. Nous avons vérifié que la dénutrition pure (marasme par anorexie mentale restrictive, n=57) n'influençait pas la citrullinémie. L'évolution et la normalisation de la citrullinémie après transplantation intestinale pour insuffisance intestinale permanente nous a confirmé que, in vivo chez l'homme, la citrullinémie est bien d'origine grêlique. Ainsi la citrullinémie veineuse post-absorptive peut être utilisée comme marqueur de la masse entérocytaire absorptive.

Cette thèse présente les adaptations spécifiques des hibernants ‘food-storing’ qui s’alimentent au cours de l’hibernation, et les conséquences de la qualité du régime alimentaire sur leur cycle annuel. Tandis que les espèces ‘fat-storing’ jeûnent pendant toute l’hibernation, les ‘food-storing’ alternent jeûnes courts et réalimentations. L’adiponectine stimulerait la lipolyse pendant l’hibernation contribuant ainsi à la cétogenèse. Le maintien d’un système digestif fonctionnel conduisant à la sécrétion d’incrétines, permet l’absorption optimale de nutriments lors des courtes euthermies inter-torpeurs. Une absorption accrue de glucose en particulier permettrait de restaurer la glycémie et les réserves de glycogène. Par ailleurs, un régime appauvri en protéines et enrichi en lipides induit un engraissement augmenté en période pré-hibernatoire provoquant une moindre utilisation de la torpeur donc une perte de masse accrue lors de l’hibernation, et une baisse du succès reproducteur. / This thesis presents the specific adaptations of food-storing hibernators that feed during hibernation, and the impact of diet quality on their annual cycle. In contrast to the fat-Storing species which fast during hibernation, the food-storing presents metabolic responses to an alternation of short fasting phases and hyperphagia. These responses involve one hand use of fat reserves during hibernation contributing to ketogenesis, which would be induced by adiponectin. On the other hand, maintaining a functional digestive system leading to the secretion of incretins, permits optimal nutrient absorption in the short inter-torpor euthermia. Increased glucose uptake in particular would restore body reserves to spare. Moreover, a lean protein diet enriched in fat and induces increased in body mass in pre-hibernation period causing reduced use of torpor thus an increased loss of mass during hibernation, and decreased reproductive success.

L’altération du métabolisme postprandial des lipides et l’inflammation chronique associée apparaissent comme des éléments majeurs de la physiopathologie de l’obésité. L’implication de l’absorption intestinale d’endotoxines bactériennes du microbiote au cours de la digestion des lipides a été mise en évidence. Cependant la modulation de ces phénomènes par différentes quantités de lipides différemment structurés reste mal caractérisée, notamment chez les obèses. Nous avons mis en place un protocole clinique, en cross-over randomisé, visant à étudier chez des sujets normo-pondérés et obèses les conséquences de la digestion de matière grasse consommée, soit sous forme tartinée en différentes quantités (10 g ou 40 g), soit sous forme finement émulsionnée (40 g) sur le métabolisme postprandial des lipides et des endotoxines. Nous avons ainsi mis en évidence que l’augmentation plasmatique des chylomicrons, suite à une augmentation de la quantité de matière grasse ingérée, était plus précoce et plus importante chez les normo-pondérés que chez les sujets obèses, avec la sécrétion de plus gros chylomicrons suite à 40 g. Lorsque 40 g de matière grasse est émulsionnée, nous montrons qu’elle aboutit à un pic de triglycérides des chylomicrons plus précoce et plus élevé, reflétant une absorption facilitée des lipides, et de manière plus marquée chez l’obèse. Nous montrons aussi que cet état émulsionné aboutit à une β-oxydation plus élevée des lipides exogènes sur la journée, sans différence de perte fécale. Une endotoxémie postprandiale est également observée suite aux différents repas. L’accumulation postprandiale d’endotoxines, notamment présentes dans les chylomicrons, augmente avec la quantité de matière grasse tartinée en corrélation avec l’aire sous courbe des chylomicrons chez les obèses. En complément, l’absorption lipidique in vitro par des cellules Caco-2 était plus importante suite à l’incubation de milieux de lipolyse d’émulsions stabilisées par du caséinate que de la lécithine. Enfin, un test de digestion a été réalisé avant et après une chirurgie de by-pass gastrique pour identifier si une diminution drastique de l’absorption lipidique modifiait l’endotoxémie. Suite à l’opération, les patients sont davantage exposés aux endotoxines après la prise d’une émulsion au petit-déjeuner. En revanche, la LBP, protéine de transport des endotoxines proinflammatoire, diminue significativement à jeun et en postprandial suite à l’opération. L’ensemble de ces travaux démontrent qu’en plus des effets de la quantité de lipides ingérée sur la lipémie et l’absorption d’endotoxines associée, la structure de la matière grasse joue un rôle important dans la modulation du devenir métabolique des acides gras. La structuration des lipides alimentaires pourrait donc être spécifiquement adaptée afin d’optimiser le métabolisme lipidique postprandial, notamment chez des personnes obèses. / The alteration of postprandial lipid metabolism and associated chronic inflammation emerge as major elements in the obesity pathophysiology. The involvement of the intestinal absorption of endotoxin from microbiota during lipid digestion was recently highlighted. However, the modulation of these phenomena by different amounts of differently structured lipids remains poorly characterized, especially in obese people. We developed a cross-over randomized clinical study to explore in normal weight and obese subjects the consequences of fat digestion, consumed either spread on bread in different amounts (10 g or 40 g) or finely emulsified (40 g), on postprandial metabolism of lipids and endotoxins. We have demonstrated that the increase in plasma chylomicrons, after increase in the amount of fat ingested, was earlier and greater in normal-weight than in obese subjects, with the secretion of larger chylomicrons after consumption of 40 g of spread fat. When 40 g of fat is emulsified, we show that it leads to an earlier and higher peak of chylomicron triglycerides, reflecting facilitated absorption of fat, and more significantly in obese subjects. We also show that emulsified fat results in higher β-oxidation of exogenous lipids over the day, with no difference in fecal excretion. Postprandial endotoxemia was also observed in response to different meals. The postprandial accumulation of endotoxins, present in chylomicrons, increases with the amount of spread fat ingested and it is correlated with the area under the curve of chylomicrons in obese subjects. In addition, the in vitro lipid absorption by Caco-2 cells was greater following incubation with lipolysis media of emulsions stabilized by caseinate than lecithin. Finally, a digestion test was conducted before and after gastric bypass surgery to identify whether a drastic reduction in lipid absorption altered metabolic endotoxemia. After surgery, patients are more exposed to endotoxins in the morning after emulsion consumption at breakfast. However, LBP, a proinflammatory protein transporting endotoxins, significantly decreases after surgery. Altogether, these studies demonstrate that in addition to the metabolic effects of dietary fat intake on lipemia and associated endotoxemia, the fat structure also plays an important role in the modulation of further fatty acid handling. Structuring of dietary lipids could thus be specifically adapted to optimize postprandial lipid metabolism, especially in obese people.